基于风险评估模型的环境风险地图研究

韩玉婷，黄 蕾

(污染控制与资源化研究国家重点实验室，南京大学环境学院，江苏 南京 210046)

·环境预警·

基于风险评估模型的环境风险地图研究

韩玉婷，黄 蕾*

(污染控制与资源化研究国家重点实验室，南京大学环境学院，江苏 南京 210046)

环境风险地图基于地理信息系统(GIS)对信息和数据的空间分析，通过各种风险评估或预测模型，将评估的结果以空间方式展示出来。由于环境风险地图直观、信息量大的优点，有助于环境风险管理以及突发事件的应急反应和实时决策。对风险地图种类作了概述，总结风险制图中需注意的问题以及国内外风险地图的应用研究以及发展情况。

风险评估;环境风险地图;地理信息系统;风险管理

目前，环境风险评估结果一改传统上通过非空间方式表达的方法，通过地理信息系统(GIS)，在电子地图的基础上处理各种地理空间信息，将地理数据(如拓扑)和属性数据(环境特点、土地使用、污染浓度等)嵌入GIS的空间模型整合到地图中［1－3］。

由于环境风险地图具有可视化、直观性等特点，逐渐被广泛应用于环境风险的安全管理以及应急决策之中。环境风险地图的目的主要有两种，一是帮助风险分析专家探索环境压力(如污染物)影响下的空间性质;二是在专家和公众之间建立桥梁，为普通公众和政策制定者提供环境风险评估的结果。

1 风险地图的种类

1.1 污染地图

测定或者预测一个地区的某环境压力(污染)水平，绘制成图。例如危险品道路运输事故［4］，该类地图直接以事故数量作为绘图依据，见图1。

图1显示了道路运输事故发生频率的空间分布。根据此图，有助于在重点区域加强事故的安全防范措施，此类地图是最为简单的一种。

1.2 污染风险地图

污染风险地图是将某地区被污染物污染的概率绘制在地图上，地图中污染并没有发生或者污染程度未知。

该类地图常用于地下水污染风险。例如，应用DRASTIC模型，通过地质、水文或者土壤数据的结合来确定易被污染的含水层位置，并附有土地利用现状或化学品来源，以制成地下水污染风险地图［5］。

在国内，风险地图也常用于洪水风险编制。利用水文学方法、水库溃坝洪水计算模型及二维水力学数学模型对石梁河水库库区洪水风险进行分析，从而得到不同频率的洪水风险图［6］，见图2。

图1 中国各省道路运输事故分布及经济发展状况

图2 石梁河水库库区不同频率叠加淹没范围

在绘制地图过程中，若绘制对象不是污染物而是污染受体(如生态系统或者人类)，即可称为暴露地图。例如，绘制受重金属污染的庄稼地图，显示了暴露于该污染物下的潜在消费者［7］。

1.3 危害地图

将测定或预测的环境污染物浓度与毒性阈值或环境标准相结合，将比较的结果绘制出来。危害地图能显示某区域所受影响有多大，但不能显示该影响发生的概率，因此还要考虑敏感风险受体的存在。例如，MARKUS和MCBRATNEY等通过指示克里格方法［8］，绘制了悉尼周边表层土中铅含量超过澳大利亚环境监管限值(300 mg/kg)的概率［9］，见图3。

1.4 “真”风险地图

该类地图的风险指真正意义上的风险，涉及事件发生的危害程度以及发生概率。该类地图使用不同的指标、范围、基础数据等，但通常都要运用一种或多种模型来模拟预测暴露情况以及影响风险。例如，HELLWEGER等人运用空气扩散模型模拟了玻利维亚冶炼厂的砷暴露情况，利用GIS风险模块绘制致癌风险［10］。

1.5 累积风险地图

该类地图在研究中应用得较少。通常运用浓度添加模型模拟化合物的联合，来使多个风险结合至归一化的参数中，从而绘制累积风险地图。例如，MOISEENKO等人计算金属环境浓度与毒性阈值之间的比值，再将地表水中各个金属的比值相加得到综合毒性指数(Itox)。依据这个参数绘制成了俄罗斯科拉半岛地区的累积风险地图，以显示对水生生物的潜在综合影响［11］，见图4。

图4 俄罗斯科拉半岛毒性指数Itox累积风险地图

2 风险地图的绘制

在风险地图绘制中，显示风险的指数通常是商(毒性曝光比率TERs，危害商数 HQs)，已测或预测的环境浓度(PECs)除以毒理学或管理阈值(预测无影响浓度、最大可承受风险限额、毒性参考值、普通参考剂量)或其他环境质量标准。人类健康风险表现为标准化发生率或发病率，或表现为标准化死亡率［12］。

构建风险地图的目的是为了更好地在不同团体间进行信息交换，帮助利益相关者作出风险决策，制定风险管理措施。因此，在风险制图中需要注意风险感知、目标受众、技术以及显示效果等问题。

2.1 风险感知

不同的风险感知影响到风险信息的沟通。科学与非科学人员对风险有不同的感知［13］，影响因素包括风险的种类、社会层面以及个人的行为和性格因素等。研究人员在进行公众风险感知问卷调查时，通常要分析调查人员的社会经济特征［14，15］，在风险沟通过程中需要良好的沟通技巧。

2.2 目标受众和利益相关者

风险信息沟通中，风险地图应该要满足不同使用者的不同理解水平。在风险地图的绘制前，需要确定该地图的使用人群。针对规划人员以及政策制定者，需要提供详细具体的风险地图，用于风险的分析［16］;而针对普通公众，则应提供更直观、简易、方便理解的风险地图［17］。

2.3 规模和空间聚合度

由于污染的空间范围和风险受体的空间分布，不同的污染风险均有特定的空间范围。风险地图的空间范围对使用者有一定意义，因此需要依据风险的种类、传达的信息和受众目标确定最合适的范围。

错误的空间聚合类型和水平容易引起政策制定者错误的决策，因此空间聚合水平也应该符合使用者的相关需求。如图5所示的荷兰地区噪声污染地图［18］，依照荷兰中央统计局的方法绘制，依据该地图(图5b)，暴露于高噪声水平下的住宅比例扩大，因而颁布的一些措施可能对该地区的某些居民并不适用。

图5 不同空间聚合度下噪声污染

2.4 颜色和符号

颜色和符号在风险地图中用于区分不同地区和不同特征，并且涵盖了该地区的重要信息，直接影响到出图的显示效果，因此颜色和符号的选择应使地图更加直观易读，避免引起读图不清、理解错误等情况［18］。

2.5 图层叠加

在进行风险管理措施制定时，往往不能单纯依靠一张风险地图。例如，防汛管理措施中，洪水风险图应该与防洪工程分布图、水系图层、地形图层、行政区划图层等叠加显示［6］，才能起到决策依据的作用。又如，将有害物质水平图、危险设备水平图与管理水平图叠加起来，形成风险预警图，才能有效识别化工企业环境风险，帮助开展应急响应工作［19］。

3 风险地图的应用

GIS的发展推进了风险地图的发展。目前，国内外关于环境风险地图的绘制大多处在学术研究层面。在实际应用方面，主要涉及自然灾害风险评估，尤其是洪水风险评估。

对于公共灾害风险，不同国情、不同管理体制和管理水平的国家对风险地图的需求不尽相同。国外制作风险地图都是为了满足某个特定的目的，包括风险区管理和避难指导，商业保险费率需求以及指导土地利用等。例如，法国通过地球成因学，绘制整个法国领域氡风险地图(图6)，识别高风险地区以保护公众不受高浓度氡气的危害［20］。

图6 法国勃艮第地区氡风险分布

中国在实际应用中，风险地图则较多为调度指挥以及灾情评估等服务。如图7［21］，通过遥感和GIS技术进行火灾风险评估，以指导消防规划。风险地图也用于其他例如地震、沙尘暴等方面的评估，并且在公共突发事件应急反应中，风险地图应用正迅速发展。

图7 北京市朝阳区十八里店乡火灾风险综合评估

国内关于非自然灾害的风险评估，也进行了风险地图的绘制，主要应用于学术研究，并提供政策建议。例如，分析中国污染事故的动态变化趋势，为开展突发性环境污染事故的风险预警提供理论支持，并且对政府公共机构环境污染与破坏事故的预防和管理提供技术支持与政策建议［22］(图8)。

4 展望

目前在技术上，风险地图的发展依赖于GIS领域的进展，需要通过共同的管理标准，来提高系统间的互操作性，以及地理空间数据的交换性。在应急反应制图中应加强空间信息的智能化、语意化，加强网络制图技术，加强制图中的动态化。

在风险管理上，如应急事件，需要把评估模型与情景分析结合起来，以帮助实时决策。

在交流媒介上，除了传统的印刷地图，目前最重要的是互联网。随着网络绘图的发展，除了常规的网络静态图，用户也可以通过网络数据库自己选择、查看和生成的特定地图。

随着风险地图制图的规范化和普遍化，风险管理措施以及应急事件实时决策将有效应用于风险防范与处置。

图8 1995年、2000年、2005年环境污染与破坏事故地域分布

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Environmental Risk Mapping based on Various Risk Assessment Models

HAN Yu-ting，HUANG Lei
(State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse，School of the Environment，Nanjing University，Nanjing，Jiangsu 210046，China)

With the application of Geographic Information Systems，environmental risk map displays the result of risk assessment in spatial way on the basis of analysis of environmental information and data by various risk assessment or prediction models.Risk map helps environmental risk management and emergency response or real-time decision-making because of its intuition and broad coverage.Presents an overview of the main types of risk maps and concludes several issues during mapping.At last，the application or research and development of risk map at home and abroad are briefly discussed.

risk assessment;environmental risk map;Geographic Information Systems;risk management

X820.4

A

1674- 6732(2012)-04- 0008- 05

10.3969/j.issn.1674- 6732.2012.04.002

2011- 06- 20;

2011- 07- 20

国家自然科学青年基金项目(40901266);国家水体污染与治理科技重大专项项目(2009ZX07527- 008);国家水体污染与治理科技重大专项项目(2008ZX07528- 005)。

韩玉婷(1989—)，女，硕士，研究方向为环境风险分析与管理。

黄蕾(1980—)，女，讲师，博士，研究方向为环境风险分析与管理。